超音波診断装置
【課題】２Ｄアレイ振動子上にグルーピングパターンを設定する場合において、断片化グループが発生しても、それを構成する複数の断片部分が相互接続されるようにする。
【解決手段】接続空間３１は、素子接続空間３２とその周囲に概念的に存在する拡張接続空間３３とにより構成される。素子接続空間３２は２Ｄアレイ振動子に対応するものである。拡張接続空間３３は断片化グループが生じた場合において、複数の断片部分を接続するバイパス路を形成するためのものである。接続空間３１を構成する各セルは実素子または仮想素子に対応し、それら相互間にはスイッチが設けられている。例えば、接続経路３６は素子接続空間３２からはみ出た４つの部分を有するが、それらの部分に対してはバイパス路３６ｂが形成される為。このような接続空間３１に対しては複数のグループと複数の信号線とを接続するためのスイッチング回路が別途設けられる。
【解決手段】接続空間３１は、素子接続空間３２とその周囲に概念的に存在する拡張接続空間３３とにより構成される。素子接続空間３２は２Ｄアレイ振動子に対応するものである。拡張接続空間３３は断片化グループが生じた場合において、複数の断片部分を接続するバイパス路を形成するためのものである。接続空間３１を構成する各セルは実素子または仮想素子に対応し、それら相互間にはスイッチが設けられている。例えば、接続経路３６は素子接続空間３２からはみ出た４つの部分を有するが、それらの部分に対してはバイパス路３６ｂが形成される為。このような接続空間３１に対しては複数のグループと複数の信号線とを接続するためのスイッチング回路が別途設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置に関し、特に複数の振動素子のグルーピング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、装置本体と、それに着脱自在に装着されるプローブ（超音波探触子）と、を有する。プローブは、一般に、プローブヘッド、ケーブル及びコネクタを有する。プローブヘッド内に設けられたアレイ振動子は、複数の振動素子によって構成される。近年、超音波ビームを二次元走査して三次元空間（三次元データ取込領域）を形成するための二次元（２Ｄ）アレイ振動子が実用化されている。２Ｄアレイ振動子は、通常、例えば数千(1000〜3000)個の振動素子を有している（特許文献１参照）。
【０００３】
２Ｄアレイ振動子を構成する個々の振動素子ごとに独立して信号線を設けると、極めて多くの信号線を用いなければならない。そのような場合、プローブヘッドから引き出されるプローブケーブルの直径が非常に大きくなり、また、プローブケーブルの端部に設けられるコネクタにおける端子（ピン）数も多数となる。更に、振動素子ごとに送信器及び受信器を設ける必要があるので、送信部及び受信部の回路規模が増大してしまう。多素子化の進展に伴って、プローブケーブルの細径化及びチャンネル数（送信器数，受信器数）削減という事項が要望されている。
【０００４】
特許文献２に開示された超音波診断装置においては、矩形の外形を有する２Ｄアレイ振動子が縦横に整列した複数の振動素子で構成されており、縦方向及び横方向において隣接振動素子間に個別的にスイッチが設けられている。スイッチ群の作用によって、図８及び図９に示されるようなグルーピングパターンが構成される。それらのグルーピングパターンは、同心円状の多重リングによって構成され、各リングは、同一の遅延時間が得られる複数の振動素子からなるグループ（あるいはサブアレイ）であり、同じグループ内の複数の振動素子は本来的に相互に電気的に接続される関係にある。図１０には特許文献２に開示されたスイッチ群により形成された複数のグループ１０６，１０８，１１０が具体的に示されている。矩形のボックスが振動素子あるいは振動素子に接続されるノード（端子、接続点）を示しており、隣接振動素子間に個別的にスイッチが設けられている。このようなグルーピングによりチャンネルリダクションが図られる。すなわち、信号線の本数、送受信器の個数、等を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９７７８２７号
【特許文献２】米国特許５４８５８４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図８及び図９に示した従来技術によると、符号１００、１０２で示すように、矩形の二次元アレイ振動子の隅部分において孤立した部分が生じる。すなわち、本来的には同じグループに属する、つまり電気的には相互に結線されるべき複数の振動素子が物理的に分断され、離隔された複数の断片が生じてしまう、という問題を指摘できる。ここで断片の発生個数や発生位置は、フォーカス点とアレイ振動子との空間的な位置関係に依存する。１つのグループが断片化されて複数の断片が生じた場合、それらに対して個別的に信号線を接続するかあるいはそれら相互を内部的に接続する必要があるが、図１０に示されるスイッチ構成では、後者の対処は困難である。
【０００７】
本発明の目的は、アレイ振動子に対して多重リング状の複数のグループを設定する場合において、グループの断片化により複数の断片（孤立部分）が生じても、それらの相互間を電気的に確実に接続できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る超音波診断装置は、二次元配列された複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記複数の振動素子に対するグルーピングにより複数のグループを生じさせる内部接続回路と、前記複数のグループと複数の信号線とを接続する内外接続回路と、を含み、前記内部接続回路は、前記複数の振動素子における隣接素子間を電気的に接続し又は遮断する素子間スイッチ群と、前記素子間スイッチ群に連なるスイッチ群であって、前記複数のグループの中に断片化グループが生じた場合に当該断片化グループを構成する複数の断片部分を電気的に接続するための拡張スイッチ群と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、素子間スイッチ群の他、それに連なる拡張スイッチ群が設けられているので、アレイ振動子上に断片化グループが生じても、それを構成する複数の断片部分の相互間にバイパス路（ジャンパ）を形成して、複数の断片部分の相互間を電気的に接続することが可能である。これによって、個々の断片部分に対して個別的に信号線を接続することなく、アレイ振動子を全体的に利用することが可能となる。断片化グループの最大個数分のバイパス路が形成されるように拡張スイッチ群を構成するのが望ましい。グルーピングパターンは送信時と受信時とで切り換えるようにしてもよい。
【００１０】
望ましくは、前記複数のグループにより多重リング状のグルーピングパターンが構成され、前記グルーピングパターンは前記アレイ振動子とフォーカス点の位置関係に応じて動的に変化し、前記素子間スイッチ群及び前記拡張スイッチ群の動作の切り替えにより前記グルーピングパターンが変更される。望ましくは、前記素子間スイッチ群は、縦方向、横方向及び斜め方向に隣接素子間を電気的に接続する複数のスイッチを備える。斜め方向にもスイッチを設ければ、歪みの少ない自然なグルーピングパターンを形成でき、遅延誤差を軽減することが可能である。望ましくは、前記拡張スイッチ群は、前記断片化グループごとにそれを構成する複数の断片部分を相互に接続するバイパス経路を形成し、これによって前記各断片化グループ内において電気的分断が解消される。
【００１１】
望ましくは、前記内部接続回路及び前記内外接続回路は、前記複数の信号線を挿通したプローブケーブルが接続され且つ前記アレイ振動子を有するプローブヘッドの中に設けられる。この構成によればプローブケーブルを細径化できる。
【００１２】
望ましくは、前記素子間スイッチ群が有する複数の実素子ノードと、前記拡張スイッチ群が有する複数の仮想素子ノードと、によりｍ×ｎ個のノードからなるノードアレイが構成され、前記ノードアレイにおいては、横方向に並ぶ１番からｍ番までの縦ノード列が構成され、且つ、それらと直交関係をもって縦方向に並ぶ１番からｎ番までの横ノード列が構成され、前記複数の信号線は、１番からｍ番までの信号線と、ｍ＋１番からｍ＋ｎ番までの信号線と、を含み、前記内外接続回路は、前記１番からｎ番までの横ノード列の中から選択された１つの横ノード列を構成するｍ個のノードと、前記１番からｍ番までの信号線と、を接続する第１スイッチ群と、前記１番からｍ番までの縦ノード列の中から選択された１つの縦ノード列を構成するｎ個のノードと、前記ｍ＋１番からｎ番までの信号線と、を接続する第２スイッチ群と、を含む。この構成によれば、個々のグループに対して信号線を確実に接続できる。
【００１３】
望ましくは、前記第１スイッチ群及び前記第２スイッチ群の動作を制御する制御部は、前記選択された１つの横ノード列と前記選択された１つの縦ノード列の交点に相当するノードに対して１つの信号線のみを接続する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アレイ振動子に対して多重リング状の複数のグループを設定する場合において、グループの断片化により複数の断片（孤立部分）が生じても、それらの相互間を電気的に確実に接続できる。よって、二次元アレイ振動子の有効面全体を活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】素子接続空間と拡張接続空間とからなる接続空間を概念的に示す図である。
【図３】縦方向、横方向および斜め方向における隣接素子間の接続構成を説明するための図である。
【図４】第１回路構成と第２回路構成の交互配列によるスイッチング回路の設計を説明するための図である。
【図５】図４に示した構成を利用した場合における２つのグルーピングパターンを示す図である。
【図６】各種のグルーピングパターンに対する信号線列の接続を説明するための図である。
【図７】複数のノードに対する複数の信号線の接続を説明するための図である。
【図８】従来におけるグルーピングパターンとその問題を説明するための図である。
【図９】従来におけるグルーピングパターンとその問題を説明するための図である。
【図１０】従来における振動素子の接続構成を説明するための図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその要部構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置は、医療の分野において、生体に対する超音波の送受波により超音波画像を形成する装置である。以下においては、特に、超音波ビームを二次元走査することにより三次元空間を形成する装置の構成について説明する。
【００１８】
図１において、超音波診断装置は、大別して、プローブ１０と装置本体１２とで構成される。プローブ１０は具体的にはプローブヘッドであり、そのプローブヘッドはプローブケーブルおよびコネクタを介して装置本体１２に接続される。
【００１９】
プローブ１０、具体的にはプローブヘッド内には、アレイ振動子１４が設けられている。このアレイ振動子１４は複数の振動素子１４ａからなるものであり、２Ｄアレイ振動子を構成している。このアレイ振動子１４にはスイッチング回路１６が接続されている。本実施形態におけるスイッチング回路１６は、後に図２を用いて説明するように、素子間におけるスイッチングを行う機能とバイバス路を形成するためのスイッチングを行う機能とを具備している。更に、各グループと各信号線とを接続する機能も有している。スイッチング回路１６と各振動素子との間の信号ライン上にはアンプ１８および変換器２０が設けられている。変換器２０はグルーピング（電流加算）のための電圧／電流変換器である。送信時においては、それらの回路は保護される。
【００２０】
スイッチング回路１６の装置本体１２側には、チャンネルリダクション後の複数の信号ラインが表れており、各信号ライン上には変換器２２およびドライバ２４等が設けられている。各信号ラインは信号線に相当し、それらの信号線が集合してプローブケーブル内に収納されている。変換器２２は電流／電圧変換器である。もちろん、電流信号により信号を伝達するようにしてもよい。
【００２１】
装置本体１２には、各信号ラインごとにＡ／Ｄ変換器２６が設けられ、デジタル信号としての受信信号が整相加算回路３０に入力されている。複数の信号間において整相加算処理が実行され、これによって電子的な受信ビームに相当するビームデータが構成され、そのビームデータは図示されていない画像形成回路等へ出力される。
【００２２】
図１においては、装置本体１２内における受信部の構成が示されており、送信部の構成については図示省略されている。また、送受信制御を行う制御部についても図示省略されている。制御部は、スイッチング回路１６を制御することにより、送信フォーカス点とアレイ振動子１４との空間的な位置関係に応じてアレイ振動子１４上に適切なグルーピングパターンを設定する。具体的には、そのようなグルーピングパターンが構成されるようにスイッチング回路１６における各スイッチのオンオフ制御を行っている。ここで、各グループは相互に電気的に接続される複数の振動素子からなるものであり、同じ遅延時間を与える複数の振動素子を結線した上で送信信号を供給し、あるいはそこから受信信号を取り出すことにより、信号線の本数を削減することが可能である。スイッチング回路１６は、グルーピング用のスイッチング機能と複数のグループに対して複数の信号線を接続する機能とを有しており、ここでグルーピング用の機能は、更に、素子間のスイッチング機能とバイパス路形成のためのスイッチング機能とからなるものである。それらの機能について以下に詳述する。
【００２３】
図２には、接続空間３１が概念的に示されている。接続空間３１は、図２に示される態様において、矩形の素子接続空間３２と、その周囲を取り囲む拡張接続空間３３とにより構成されている。素子接続空間３２は、矩形のアレイ振動子に対応しており、個々のセルが１つの振動素子あるいはその端子（ノード）を表している。一方、拡張接続空間３３内における各セルは仮想素子あるいはバイバス路形成用の端子（ノード）を表している。図２においては、接続空間３１が二次元的に表現されているが、接続空間３１は実際にはスイッチの集合体であり、電気的に図２に示すような結線が実現される限りにおいて、物理的な形態は問われないものである。
【００２４】
素子接続空間３２に対応する複数の振動素子については、隣接素子相互間に個別的にスイッチが設けられており、上下、左右、斜めの各方向に自在に各素子を電気的に相互接続することが可能である。これと同様に、拡張接続空間３３においても、上下、左右、斜めの各方向に自在に隣接仮想素子間を接続することが可能である。仮想素子は電気的な接続点を意味し、送受信において機能しないものであるが、例外的に実素子を設けるようにしてもよい。
【００２５】
以上のようなグルーピング用のスイッチング構成においては、個々のスイッチから見た場合それが実素子に接続されているのかあるいは仮想素子に接続されているのかは関係なく、大きなスイッチング空間が構成されているだけである。すなわち、従来においては２Ｄアレイ振動子に相当する素子接続空間３２だけが設けられていたのであるが、本実施形態においては、上述した分断化グループを構成する複数の断片部分（孤立部分）を相互に電気的に接続するために拡張接続空間３３が付加的に設けられている。これにより、概念的には、素子接続空間３２の周囲に多重のバイパス路を形成して、それぞれのグループにおいて生じた断片部分を相互に接続することが可能となるのである。その様子が図２に示されている。
【００２６】
図２において、符号３４，３６，３８はそれぞれループ状の接続経路を表している。それぞれはグループに相当するものである。まず接続経路３４に着目すると、当該接続経路３４は素子接続空間３２内に存在しており、そのような場合にはバイパス路を形成する必要はない。換言すればそのようなグループは断片化グループではない。次に、接続経路３６に着目すると、当該接続経路３６のうちで４つの部分が素子接続空間３２からはみ出ている。従来においては、このような場合、４つの断片部分が生じてそれぞれに対して信号線を接続するしかないという問題があった。これに対し、本実施形態においては、拡張接続空間３３を使って断片化部分相互間を電気的に接続することが可能である。符号３６ａは素子接続空間３２内における経路部分を表しており、符号３６ｂは拡張接続空間３３において形成されたバイパス路を示している。このような構成により４つの断片部分が相互に電気的に接続される結果、接続経路３６を閉ループとすることが可能であり、当該ループの少なくともいずれか１点に信号線を接続すれば、そのループ全体に対して同じ信号を与えることができ、またそのループ全体からの信号を１本の信号線で取り出すことが可能となる。これと同様に、接続経路３８は、素子接続空間３２内に存在する経路部分３８ａと、バイパス路３８ｂとにより構成され、それらの相互連結により閉ループが構成されている。拡張接続空間３３内に存在する経路部分はバイパス路、ジャンパ、ブリッジ、迂回路として理解することが可能である。もっとも、上述したように、図２においては２次元的な表現が採用されているが、電気的にはあるいは物理的にはさまざまな形態をもってスイッチング回路を構成することが可能である。拡張接続空間３３の大きさは、断片化グループが最大でどの程度生じるかによって定めればよい。
【００２７】
図３には、隣接素子（実素子、仮想素子）間におけるスイッチング構成が示されている。図３において、中心に表現されている振動素子４０に着目すると、その振動素子４０の周囲には８つの振動素子が存在し、それらに対してオンオフ接続できるように８つのスイッチ４２ａ〜４２ｇが設けられている。縦方向および横方向の他、斜め方向にもスイッチを設けることにより、より自然なグルーピングパターンを設定して遅延誤差を少なくできるという利点がある。
【００２８】
図４には、グルーピング用のスイッチング回路の構成例が示されている。この例では、（ｂ）に示す第１回路構成４４と（ｃ）に示す第２回路構成４６とが利用され、それらを上下左右に交互に配列することにより、（ａ）に示すようなスイッチング回路構成を実現することができる。ここで第１回路構成４４は八方向にスイッチを備えているものであり、第２回路構成４６は四方向（斜め四方向）にスイッチを備えているものである。もちろん、このような回路設計例は一例であって、結果として多様なグルーピングパターンを設定できるようにグルーピング用のスイッチング回路を構成すればよい。遅延誤差の観点を除外して考えるならば斜めの方向のスイッチを省略することも可能である。
【００２９】
図５には、図４に示したようなスイッチング回路を用いて実現されるグルーピングパターンの例が示されている。（ａ）には第１のグルーピングパターンが示されており、（ｂ）には第２のグルーピングパターンが示されている。それらはいずれも例示である。いずれにしても、多重リング状のグルーピングパターンが構成される。但しそのセンター位置によって各グループの形状が円形になるか円弧になるかが決まることになる。本実施形態においては、アレイ振動子上におけるグルーピングパターンにおいて円あるいは円弧が分断化されても個々の断片部分を上述したようなバイパス路で繋いで見かけ上あるいは電気的に見て閉ループあるいは１つの円弧を構成することが可能である。したがって、多様なグルーピングパターンに備えて多数の信号線を接続しておかなければならない必要性を無くすことができるので、結果として、必要最小限の本数だけ信号線を設ければよいという利点を得られる。
【００３０】
次に、図６乃至図７を用いて、複数のグループと複数の信号線との間における接続方法について説明する。
【００３１】
図６にはいくつかのグルーピングパターンが示されている。符号３１は接続空間を表しており、符号３２は送信接続空間を表しており、符号３３は拡張接続空間を表している。（ａ）に示すグルーピングパターンが設定された場合には、個々のグループに対して信号線を接続するには、例えば矢印２００で示されるようなハッチング部分に相当する各素子（各ノード）に対して信号線の接続を行えばよい。そのようなハッチング部分は多重リングの中心を通過しているものである。もちろん他の経路を接続点列として利用することも可能である。（ｂ）においては、例えば矢印２０２で示されるハッチングの部分において複数の信号線が接続される。（ｃ）に示すグルーピングパターンの場合には、一般には、矢印２０４および２０６に示される縦方向および横方向の２つのライン上において信号線列を接続するのが望ましいが、実際にはそれら全部を接続する必要はなく、（ｄ）に示すようなハッチング部分において個々の信号線の接続を行えばよい。
【００３２】
以上のように、さまざまなグルーピングパターンに対して個々のグループに対して確実に信号線を接続するためには、横方向および縦方向に沿って信号線の接続点を設定すればよいということが理解できる。
【００３３】
図７には、信号線接続用のスイッチング回路が示されている。符号３１はノードアレイを表しており、それを構成する各ノード５０は実素子または仮想素子に対応するものであり、接続点に相当する。ちなみに符号５２および５４は信号ラインの接続端を表している。符号５６は信号線列を表しており、同じく符号５８も信号線列を表している。
【００３４】
ノードアレイ３１が、Ｘ方向にｍ個のノードにより構成され、Ｙ方向にｎ個のノードで構成される場合において、信号線列５６はｍ個の信号線により構成され、信号線列５８はｎ個の信号線により構成される。信号線の総数はｍ＋ｎとなる。
【００３５】
ノードアレイ３１においては、Ｙ方向に並んで複数のＸ方向ノード列が構成されている。見方を変えると、ノードアレイ３１においては、Ｘ方向に並んだ複数のＹ方向ノード列が構成されている。信号線列５６は、Ｙ方向に並んだ複数のＸ方向ノード列の中から特定のＸ方向ノード列が選択された場合に、当該Ｘ方向ノード列を構成するｍ個のノードに対して１対１の関係を持って接続される。そのような接続関係を実現するためにスイッチ群６０が設けられている。スイッチ群６０はＹ方向に並んだｎ個のスイッチ列６２により構成され、そのスイッチ列６２はＸ方向に並んだｍ個のスイッチにより構成される。
【００３６】
信号線列５８は、Ｘ方向に並ぶ複数のＹ方向ノード列の中からいずれかのノード列が選択された場合に、当該Ｙ方向ノード列を構成するｎ個のノードに対して１対１関係をもって接続されるものである。そのような接続関係を実現するためにスイッチ群６４が設けられている。スイッチ群６４はＸ方向に並んだｍ個のスイッチ列６６により構成され、各スイッチ列６６はＹ方向に並んだｎ個のスイッチにより構成されている。
【００３７】
図７においては、符号６８および符号７４で特定される行および列が選択されており、符号７２および符号７８で示されるハッチングされた部分のノードに対して個別的に信号線が接続されている。具体的にはスイッチ列７０を構成する各スイッチがオン動作しており、その一方スイッチ列７６を構成する（スイッチ７６ａを除く）各スイッチがオン動作を行っている。ここでスイッチ７６ａがオフとなっているのは、ハッチング７２および７８の交点に相当するノードに対して複数の信号線が同時に接続されてしまう問題を回避するためである。
【００３８】
以上のような構成によれば、１番からｍ番までの信号線を使ってＸ方向に並んだｍ個のノードへの接続を行うことができ、ｍ＋１番からｎ番までの信号線を使ってＹ方向に並ぶｎ個のノードへの接続を行うことが可能である。縦方向と横方向に接続関係を設定することができるので、図６に示したように、さまざまなグルーピングパターンが設定された場合であっても、各グループに対して確実に１つの信号線を接続することが可能となる。ちなみに、各グループすなわちリングには厚みがあるから、各グループに対して複数の対象ノードが生じたような場合には、その中からひとつの対象ノードを選択して、それに対して信号線を接続すればよい。
【００３９】
接続空間３１内におけるグルーピングパターン形成用のスイッチ回路とそれに対して信号線群を接続するためのスイッチング回路とを合わせたものとして、図１に示したスイッチング回路が構成されている。その場合においては、各ノードに実素子が接続されているか否かを格別意識することなくスイッチング回路を構成すればよいので回路設計上の困難性もない。すなわち、アレイ振動子の実サイズよりも大きなサイズを想定してそれに対応するスイッチング回路構成を実現すればよいので、格別な技術的困難性を要することなく、極めて実用性の高いグルーピング技術を実現することが可能である。
【００４０】
以下に、従来法と実施形態の手法とを比較してみたい。50×50個の振動素子からなる二次元アレイに対して100本の信号線を接続することを前提とする。従来法としては、特許文献２に記載された構成において各信号線に対してすべての振動素子を個別的に接続したものを想定する。
【００４１】
上記の前提の下では、従来法の場合、グルーピング用スイッチ として、 50 * 50 / 2 * 4 = 5,000（個）のスイッチが必要であり、また信号線接続用スイッチとして、50 * 50 * 100 = 250,000（個）のスイッチが必要である。合計すると、255,000個のスイッチが必要となる。
【００４２】
一方、本実施形態の手法の場合、グルーピング用スイッチ として、 50√(2) * 50√(2) / 2 * (8 + 4) = 29,821（個）のスイッチが必要であり、ケーブル接続用スイッチとして、2 * 50 * 100 = 10,000（個）のスイッチが必要である。合計すると、39,821個のスイッチで足りることになる。すなわち、本実施形態によれば、スイッチ個数を桁違いに少なくすることが可能である。
【００４３】
なお、振動素子としては、従来同様の圧電材料を利用したものの他、cMUT(Capacitive Micro-Machined Ultrasonic Transducer)を利用することも可能である。後者を利用すれば容量を非常に小さくできる。スイッチとしてはオン抵抗値の非常に小さなものを利用するのが望ましい。そのような構成上の配慮により、信号伝播上の遅延時間や振幅の減衰という問題に効果的に対処することができる。
【００４４】
上記実施形態の構成は、三次元イメージングの他、基本波や高調波のイメージング、
ドプラ情報のイメージング等にも適用可能なものである。二次元アレイ振動子はスパースアレイ型の二次元アレイ振動子であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０ プローブ（プローブヘッド）、１２ 装置本体、１４ アレイ振動子、１６ スイッチング回路、３１ 接続空間、３２ 素子接続空間、３３ 拡張接続空間、３４，３６，３８ 接続経路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置に関し、特に複数の振動素子のグルーピング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、装置本体と、それに着脱自在に装着されるプローブ（超音波探触子）と、を有する。プローブは、一般に、プローブヘッド、ケーブル及びコネクタを有する。プローブヘッド内に設けられたアレイ振動子は、複数の振動素子によって構成される。近年、超音波ビームを二次元走査して三次元空間（三次元データ取込領域）を形成するための二次元（２Ｄ）アレイ振動子が実用化されている。２Ｄアレイ振動子は、通常、例えば数千(1000〜3000)個の振動素子を有している（特許文献１参照）。
【０００３】
２Ｄアレイ振動子を構成する個々の振動素子ごとに独立して信号線を設けると、極めて多くの信号線を用いなければならない。そのような場合、プローブヘッドから引き出されるプローブケーブルの直径が非常に大きくなり、また、プローブケーブルの端部に設けられるコネクタにおける端子（ピン）数も多数となる。更に、振動素子ごとに送信器及び受信器を設ける必要があるので、送信部及び受信部の回路規模が増大してしまう。多素子化の進展に伴って、プローブケーブルの細径化及びチャンネル数（送信器数，受信器数）削減という事項が要望されている。
【０００４】
特許文献２に開示された超音波診断装置においては、矩形の外形を有する２Ｄアレイ振動子が縦横に整列した複数の振動素子で構成されており、縦方向及び横方向において隣接振動素子間に個別的にスイッチが設けられている。スイッチ群の作用によって、図８及び図９に示されるようなグルーピングパターンが構成される。それらのグルーピングパターンは、同心円状の多重リングによって構成され、各リングは、同一の遅延時間が得られる複数の振動素子からなるグループ（あるいはサブアレイ）であり、同じグループ内の複数の振動素子は本来的に相互に電気的に接続される関係にある。図１０には特許文献２に開示されたスイッチ群により形成された複数のグループ１０６，１０８，１１０が具体的に示されている。矩形のボックスが振動素子あるいは振動素子に接続されるノード（端子、接続点）を示しており、隣接振動素子間に個別的にスイッチが設けられている。このようなグルーピングによりチャンネルリダクションが図られる。すなわち、信号線の本数、送受信器の個数、等を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９７７８２７号
【特許文献２】米国特許５４８５８４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図８及び図９に示した従来技術によると、符号１００、１０２で示すように、矩形の二次元アレイ振動子の隅部分において孤立した部分が生じる。すなわち、本来的には同じグループに属する、つまり電気的には相互に結線されるべき複数の振動素子が物理的に分断され、離隔された複数の断片が生じてしまう、という問題を指摘できる。ここで断片の発生個数や発生位置は、フォーカス点とアレイ振動子との空間的な位置関係に依存する。１つのグループが断片化されて複数の断片が生じた場合、それらに対して個別的に信号線を接続するかあるいはそれら相互を内部的に接続する必要があるが、図１０に示されるスイッチ構成では、後者の対処は困難である。
【０００７】
本発明の目的は、アレイ振動子に対して多重リング状の複数のグループを設定する場合において、グループの断片化により複数の断片（孤立部分）が生じても、それらの相互間を電気的に確実に接続できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る超音波診断装置は、二次元配列された複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記複数の振動素子に対するグルーピングにより複数のグループを生じさせる内部接続回路と、前記複数のグループと複数の信号線とを接続する内外接続回路と、を含み、前記内部接続回路は、前記複数の振動素子における隣接素子間を電気的に接続し又は遮断する素子間スイッチ群と、前記素子間スイッチ群に連なるスイッチ群であって、前記複数のグループの中に断片化グループが生じた場合に当該断片化グループを構成する複数の断片部分を電気的に接続するための拡張スイッチ群と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、素子間スイッチ群の他、それに連なる拡張スイッチ群が設けられているので、アレイ振動子上に断片化グループが生じても、それを構成する複数の断片部分の相互間にバイパス路（ジャンパ）を形成して、複数の断片部分の相互間を電気的に接続することが可能である。これによって、個々の断片部分に対して個別的に信号線を接続することなく、アレイ振動子を全体的に利用することが可能となる。断片化グループの最大個数分のバイパス路が形成されるように拡張スイッチ群を構成するのが望ましい。グルーピングパターンは送信時と受信時とで切り換えるようにしてもよい。
【００１０】
望ましくは、前記複数のグループにより多重リング状のグルーピングパターンが構成され、前記グルーピングパターンは前記アレイ振動子とフォーカス点の位置関係に応じて動的に変化し、前記素子間スイッチ群及び前記拡張スイッチ群の動作の切り替えにより前記グルーピングパターンが変更される。望ましくは、前記素子間スイッチ群は、縦方向、横方向及び斜め方向に隣接素子間を電気的に接続する複数のスイッチを備える。斜め方向にもスイッチを設ければ、歪みの少ない自然なグルーピングパターンを形成でき、遅延誤差を軽減することが可能である。望ましくは、前記拡張スイッチ群は、前記断片化グループごとにそれを構成する複数の断片部分を相互に接続するバイパス経路を形成し、これによって前記各断片化グループ内において電気的分断が解消される。
【００１１】
望ましくは、前記内部接続回路及び前記内外接続回路は、前記複数の信号線を挿通したプローブケーブルが接続され且つ前記アレイ振動子を有するプローブヘッドの中に設けられる。この構成によればプローブケーブルを細径化できる。
【００１２】
望ましくは、前記素子間スイッチ群が有する複数の実素子ノードと、前記拡張スイッチ群が有する複数の仮想素子ノードと、によりｍ×ｎ個のノードからなるノードアレイが構成され、前記ノードアレイにおいては、横方向に並ぶ１番からｍ番までの縦ノード列が構成され、且つ、それらと直交関係をもって縦方向に並ぶ１番からｎ番までの横ノード列が構成され、前記複数の信号線は、１番からｍ番までの信号線と、ｍ＋１番からｍ＋ｎ番までの信号線と、を含み、前記内外接続回路は、前記１番からｎ番までの横ノード列の中から選択された１つの横ノード列を構成するｍ個のノードと、前記１番からｍ番までの信号線と、を接続する第１スイッチ群と、前記１番からｍ番までの縦ノード列の中から選択された１つの縦ノード列を構成するｎ個のノードと、前記ｍ＋１番からｎ番までの信号線と、を接続する第２スイッチ群と、を含む。この構成によれば、個々のグループに対して信号線を確実に接続できる。
【００１３】
望ましくは、前記第１スイッチ群及び前記第２スイッチ群の動作を制御する制御部は、前記選択された１つの横ノード列と前記選択された１つの縦ノード列の交点に相当するノードに対して１つの信号線のみを接続する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アレイ振動子に対して多重リング状の複数のグループを設定する場合において、グループの断片化により複数の断片（孤立部分）が生じても、それらの相互間を電気的に確実に接続できる。よって、二次元アレイ振動子の有効面全体を活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】素子接続空間と拡張接続空間とからなる接続空間を概念的に示す図である。
【図３】縦方向、横方向および斜め方向における隣接素子間の接続構成を説明するための図である。
【図４】第１回路構成と第２回路構成の交互配列によるスイッチング回路の設計を説明するための図である。
【図５】図４に示した構成を利用した場合における２つのグルーピングパターンを示す図である。
【図６】各種のグルーピングパターンに対する信号線列の接続を説明するための図である。
【図７】複数のノードに対する複数の信号線の接続を説明するための図である。
【図８】従来におけるグルーピングパターンとその問題を説明するための図である。
【図９】従来におけるグルーピングパターンとその問題を説明するための図である。
【図１０】従来における振動素子の接続構成を説明するための図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその要部構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置は、医療の分野において、生体に対する超音波の送受波により超音波画像を形成する装置である。以下においては、特に、超音波ビームを二次元走査することにより三次元空間を形成する装置の構成について説明する。
【００１８】
図１において、超音波診断装置は、大別して、プローブ１０と装置本体１２とで構成される。プローブ１０は具体的にはプローブヘッドであり、そのプローブヘッドはプローブケーブルおよびコネクタを介して装置本体１２に接続される。
【００１９】
プローブ１０、具体的にはプローブヘッド内には、アレイ振動子１４が設けられている。このアレイ振動子１４は複数の振動素子１４ａからなるものであり、２Ｄアレイ振動子を構成している。このアレイ振動子１４にはスイッチング回路１６が接続されている。本実施形態におけるスイッチング回路１６は、後に図２を用いて説明するように、素子間におけるスイッチングを行う機能とバイバス路を形成するためのスイッチングを行う機能とを具備している。更に、各グループと各信号線とを接続する機能も有している。スイッチング回路１６と各振動素子との間の信号ライン上にはアンプ１８および変換器２０が設けられている。変換器２０はグルーピング（電流加算）のための電圧／電流変換器である。送信時においては、それらの回路は保護される。
【００２０】
スイッチング回路１６の装置本体１２側には、チャンネルリダクション後の複数の信号ラインが表れており、各信号ライン上には変換器２２およびドライバ２４等が設けられている。各信号ラインは信号線に相当し、それらの信号線が集合してプローブケーブル内に収納されている。変換器２２は電流／電圧変換器である。もちろん、電流信号により信号を伝達するようにしてもよい。
【００２１】
装置本体１２には、各信号ラインごとにＡ／Ｄ変換器２６が設けられ、デジタル信号としての受信信号が整相加算回路３０に入力されている。複数の信号間において整相加算処理が実行され、これによって電子的な受信ビームに相当するビームデータが構成され、そのビームデータは図示されていない画像形成回路等へ出力される。
【００２２】
図１においては、装置本体１２内における受信部の構成が示されており、送信部の構成については図示省略されている。また、送受信制御を行う制御部についても図示省略されている。制御部は、スイッチング回路１６を制御することにより、送信フォーカス点とアレイ振動子１４との空間的な位置関係に応じてアレイ振動子１４上に適切なグルーピングパターンを設定する。具体的には、そのようなグルーピングパターンが構成されるようにスイッチング回路１６における各スイッチのオンオフ制御を行っている。ここで、各グループは相互に電気的に接続される複数の振動素子からなるものであり、同じ遅延時間を与える複数の振動素子を結線した上で送信信号を供給し、あるいはそこから受信信号を取り出すことにより、信号線の本数を削減することが可能である。スイッチング回路１６は、グルーピング用のスイッチング機能と複数のグループに対して複数の信号線を接続する機能とを有しており、ここでグルーピング用の機能は、更に、素子間のスイッチング機能とバイパス路形成のためのスイッチング機能とからなるものである。それらの機能について以下に詳述する。
【００２３】
図２には、接続空間３１が概念的に示されている。接続空間３１は、図２に示される態様において、矩形の素子接続空間３２と、その周囲を取り囲む拡張接続空間３３とにより構成されている。素子接続空間３２は、矩形のアレイ振動子に対応しており、個々のセルが１つの振動素子あるいはその端子（ノード）を表している。一方、拡張接続空間３３内における各セルは仮想素子あるいはバイバス路形成用の端子（ノード）を表している。図２においては、接続空間３１が二次元的に表現されているが、接続空間３１は実際にはスイッチの集合体であり、電気的に図２に示すような結線が実現される限りにおいて、物理的な形態は問われないものである。
【００２４】
素子接続空間３２に対応する複数の振動素子については、隣接素子相互間に個別的にスイッチが設けられており、上下、左右、斜めの各方向に自在に各素子を電気的に相互接続することが可能である。これと同様に、拡張接続空間３３においても、上下、左右、斜めの各方向に自在に隣接仮想素子間を接続することが可能である。仮想素子は電気的な接続点を意味し、送受信において機能しないものであるが、例外的に実素子を設けるようにしてもよい。
【００２５】
以上のようなグルーピング用のスイッチング構成においては、個々のスイッチから見た場合それが実素子に接続されているのかあるいは仮想素子に接続されているのかは関係なく、大きなスイッチング空間が構成されているだけである。すなわち、従来においては２Ｄアレイ振動子に相当する素子接続空間３２だけが設けられていたのであるが、本実施形態においては、上述した分断化グループを構成する複数の断片部分（孤立部分）を相互に電気的に接続するために拡張接続空間３３が付加的に設けられている。これにより、概念的には、素子接続空間３２の周囲に多重のバイパス路を形成して、それぞれのグループにおいて生じた断片部分を相互に接続することが可能となるのである。その様子が図２に示されている。
【００２６】
図２において、符号３４，３６，３８はそれぞれループ状の接続経路を表している。それぞれはグループに相当するものである。まず接続経路３４に着目すると、当該接続経路３４は素子接続空間３２内に存在しており、そのような場合にはバイパス路を形成する必要はない。換言すればそのようなグループは断片化グループではない。次に、接続経路３６に着目すると、当該接続経路３６のうちで４つの部分が素子接続空間３２からはみ出ている。従来においては、このような場合、４つの断片部分が生じてそれぞれに対して信号線を接続するしかないという問題があった。これに対し、本実施形態においては、拡張接続空間３３を使って断片化部分相互間を電気的に接続することが可能である。符号３６ａは素子接続空間３２内における経路部分を表しており、符号３６ｂは拡張接続空間３３において形成されたバイパス路を示している。このような構成により４つの断片部分が相互に電気的に接続される結果、接続経路３６を閉ループとすることが可能であり、当該ループの少なくともいずれか１点に信号線を接続すれば、そのループ全体に対して同じ信号を与えることができ、またそのループ全体からの信号を１本の信号線で取り出すことが可能となる。これと同様に、接続経路３８は、素子接続空間３２内に存在する経路部分３８ａと、バイパス路３８ｂとにより構成され、それらの相互連結により閉ループが構成されている。拡張接続空間３３内に存在する経路部分はバイパス路、ジャンパ、ブリッジ、迂回路として理解することが可能である。もっとも、上述したように、図２においては２次元的な表現が採用されているが、電気的にはあるいは物理的にはさまざまな形態をもってスイッチング回路を構成することが可能である。拡張接続空間３３の大きさは、断片化グループが最大でどの程度生じるかによって定めればよい。
【００２７】
図３には、隣接素子（実素子、仮想素子）間におけるスイッチング構成が示されている。図３において、中心に表現されている振動素子４０に着目すると、その振動素子４０の周囲には８つの振動素子が存在し、それらに対してオンオフ接続できるように８つのスイッチ４２ａ〜４２ｇが設けられている。縦方向および横方向の他、斜め方向にもスイッチを設けることにより、より自然なグルーピングパターンを設定して遅延誤差を少なくできるという利点がある。
【００２８】
図４には、グルーピング用のスイッチング回路の構成例が示されている。この例では、（ｂ）に示す第１回路構成４４と（ｃ）に示す第２回路構成４６とが利用され、それらを上下左右に交互に配列することにより、（ａ）に示すようなスイッチング回路構成を実現することができる。ここで第１回路構成４４は八方向にスイッチを備えているものであり、第２回路構成４６は四方向（斜め四方向）にスイッチを備えているものである。もちろん、このような回路設計例は一例であって、結果として多様なグルーピングパターンを設定できるようにグルーピング用のスイッチング回路を構成すればよい。遅延誤差の観点を除外して考えるならば斜めの方向のスイッチを省略することも可能である。
【００２９】
図５には、図４に示したようなスイッチング回路を用いて実現されるグルーピングパターンの例が示されている。（ａ）には第１のグルーピングパターンが示されており、（ｂ）には第２のグルーピングパターンが示されている。それらはいずれも例示である。いずれにしても、多重リング状のグルーピングパターンが構成される。但しそのセンター位置によって各グループの形状が円形になるか円弧になるかが決まることになる。本実施形態においては、アレイ振動子上におけるグルーピングパターンにおいて円あるいは円弧が分断化されても個々の断片部分を上述したようなバイパス路で繋いで見かけ上あるいは電気的に見て閉ループあるいは１つの円弧を構成することが可能である。したがって、多様なグルーピングパターンに備えて多数の信号線を接続しておかなければならない必要性を無くすことができるので、結果として、必要最小限の本数だけ信号線を設ければよいという利点を得られる。
【００３０】
次に、図６乃至図７を用いて、複数のグループと複数の信号線との間における接続方法について説明する。
【００３１】
図６にはいくつかのグルーピングパターンが示されている。符号３１は接続空間を表しており、符号３２は送信接続空間を表しており、符号３３は拡張接続空間を表している。（ａ）に示すグルーピングパターンが設定された場合には、個々のグループに対して信号線を接続するには、例えば矢印２００で示されるようなハッチング部分に相当する各素子（各ノード）に対して信号線の接続を行えばよい。そのようなハッチング部分は多重リングの中心を通過しているものである。もちろん他の経路を接続点列として利用することも可能である。（ｂ）においては、例えば矢印２０２で示されるハッチングの部分において複数の信号線が接続される。（ｃ）に示すグルーピングパターンの場合には、一般には、矢印２０４および２０６に示される縦方向および横方向の２つのライン上において信号線列を接続するのが望ましいが、実際にはそれら全部を接続する必要はなく、（ｄ）に示すようなハッチング部分において個々の信号線の接続を行えばよい。
【００３２】
以上のように、さまざまなグルーピングパターンに対して個々のグループに対して確実に信号線を接続するためには、横方向および縦方向に沿って信号線の接続点を設定すればよいということが理解できる。
【００３３】
図７には、信号線接続用のスイッチング回路が示されている。符号３１はノードアレイを表しており、それを構成する各ノード５０は実素子または仮想素子に対応するものであり、接続点に相当する。ちなみに符号５２および５４は信号ラインの接続端を表している。符号５６は信号線列を表しており、同じく符号５８も信号線列を表している。
【００３４】
ノードアレイ３１が、Ｘ方向にｍ個のノードにより構成され、Ｙ方向にｎ個のノードで構成される場合において、信号線列５６はｍ個の信号線により構成され、信号線列５８はｎ個の信号線により構成される。信号線の総数はｍ＋ｎとなる。
【００３５】
ノードアレイ３１においては、Ｙ方向に並んで複数のＸ方向ノード列が構成されている。見方を変えると、ノードアレイ３１においては、Ｘ方向に並んだ複数のＹ方向ノード列が構成されている。信号線列５６は、Ｙ方向に並んだ複数のＸ方向ノード列の中から特定のＸ方向ノード列が選択された場合に、当該Ｘ方向ノード列を構成するｍ個のノードに対して１対１の関係を持って接続される。そのような接続関係を実現するためにスイッチ群６０が設けられている。スイッチ群６０はＹ方向に並んだｎ個のスイッチ列６２により構成され、そのスイッチ列６２はＸ方向に並んだｍ個のスイッチにより構成される。
【００３６】
信号線列５８は、Ｘ方向に並ぶ複数のＹ方向ノード列の中からいずれかのノード列が選択された場合に、当該Ｙ方向ノード列を構成するｎ個のノードに対して１対１関係をもって接続されるものである。そのような接続関係を実現するためにスイッチ群６４が設けられている。スイッチ群６４はＸ方向に並んだｍ個のスイッチ列６６により構成され、各スイッチ列６６はＹ方向に並んだｎ個のスイッチにより構成されている。
【００３７】
図７においては、符号６８および符号７４で特定される行および列が選択されており、符号７２および符号７８で示されるハッチングされた部分のノードに対して個別的に信号線が接続されている。具体的にはスイッチ列７０を構成する各スイッチがオン動作しており、その一方スイッチ列７６を構成する（スイッチ７６ａを除く）各スイッチがオン動作を行っている。ここでスイッチ７６ａがオフとなっているのは、ハッチング７２および７８の交点に相当するノードに対して複数の信号線が同時に接続されてしまう問題を回避するためである。
【００３８】
以上のような構成によれば、１番からｍ番までの信号線を使ってＸ方向に並んだｍ個のノードへの接続を行うことができ、ｍ＋１番からｎ番までの信号線を使ってＹ方向に並ぶｎ個のノードへの接続を行うことが可能である。縦方向と横方向に接続関係を設定することができるので、図６に示したように、さまざまなグルーピングパターンが設定された場合であっても、各グループに対して確実に１つの信号線を接続することが可能となる。ちなみに、各グループすなわちリングには厚みがあるから、各グループに対して複数の対象ノードが生じたような場合には、その中からひとつの対象ノードを選択して、それに対して信号線を接続すればよい。
【００３９】
接続空間３１内におけるグルーピングパターン形成用のスイッチ回路とそれに対して信号線群を接続するためのスイッチング回路とを合わせたものとして、図１に示したスイッチング回路が構成されている。その場合においては、各ノードに実素子が接続されているか否かを格別意識することなくスイッチング回路を構成すればよいので回路設計上の困難性もない。すなわち、アレイ振動子の実サイズよりも大きなサイズを想定してそれに対応するスイッチング回路構成を実現すればよいので、格別な技術的困難性を要することなく、極めて実用性の高いグルーピング技術を実現することが可能である。
【００４０】
以下に、従来法と実施形態の手法とを比較してみたい。50×50個の振動素子からなる二次元アレイに対して100本の信号線を接続することを前提とする。従来法としては、特許文献２に記載された構成において各信号線に対してすべての振動素子を個別的に接続したものを想定する。
【００４１】
上記の前提の下では、従来法の場合、グルーピング用スイッチ として、 50 * 50 / 2 * 4 = 5,000（個）のスイッチが必要であり、また信号線接続用スイッチとして、50 * 50 * 100 = 250,000（個）のスイッチが必要である。合計すると、255,000個のスイッチが必要となる。
【００４２】
一方、本実施形態の手法の場合、グルーピング用スイッチ として、 50√(2) * 50√(2) / 2 * (8 + 4) = 29,821（個）のスイッチが必要であり、ケーブル接続用スイッチとして、2 * 50 * 100 = 10,000（個）のスイッチが必要である。合計すると、39,821個のスイッチで足りることになる。すなわち、本実施形態によれば、スイッチ個数を桁違いに少なくすることが可能である。
【００４３】
なお、振動素子としては、従来同様の圧電材料を利用したものの他、cMUT(Capacitive Micro-Machined Ultrasonic Transducer)を利用することも可能である。後者を利用すれば容量を非常に小さくできる。スイッチとしてはオン抵抗値の非常に小さなものを利用するのが望ましい。そのような構成上の配慮により、信号伝播上の遅延時間や振幅の減衰という問題に効果的に対処することができる。
【００４４】
上記実施形態の構成は、三次元イメージングの他、基本波や高調波のイメージング、
ドプラ情報のイメージング等にも適用可能なものである。二次元アレイ振動子はスパースアレイ型の二次元アレイ振動子であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０ プローブ（プローブヘッド）、１２ 装置本体、１４ アレイ振動子、１６ スイッチング回路、３１ 接続空間、３２ 素子接続空間、３３ 拡張接続空間、３４，３６，３８ 接続経路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元配列された複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記複数の振動素子に対するグルーピングにより複数のグループを生じさせる内部接続回路と、
前記複数のグループと複数の信号線とを接続する内外接続回路と、
を含み、
前記内部接続回路は、
前記複数の振動素子における隣接素子間を電気的に接続し又は遮断する素子間スイッチ群と、
前記素子間スイッチ群に連なるスイッチ群であって、前記複数のグループの中に断片化グループが生じた場合に当該断片化グループを構成する複数の断片部分を電気的に接続するための拡張スイッチ群と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記複数のグループにより多重リング状のグルーピングパターンが構成され、
前記グルーピングパターンは前記アレイ振動子とフォーカス点の位置関係に応じて動的に変化し、
前記素子間スイッチ群及び前記拡張スイッチ群の動作の切り替えにより前記グルーピングパターンが変更される、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記素子間スイッチ群は、縦方向、横方向及び斜め方向に隣接素子間を電気的に接続する複数のスイッチを備える、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置において、
前記拡張スイッチ群は、前記断片化グループごとにそれを構成する複数の断片部分を相互に接続するバイパス経路を形成し、これによって前記各断片化グループ内において電気的分断が解消される、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置において、
前記内部接続回路及び前記内外接続回路は、前記複数の信号線を挿通したプローブケーブルが接続され且つ前記アレイ振動子を有するプローブヘッドの中に設けられた、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置において、
前記素子間スイッチ群が有する複数の実素子ノードと、前記拡張スイッチ群が有する複数の仮想素子ノードと、によりｍ×ｎ個のノードからなるノードアレイが構成され、
前記ノードアレイにおいては、横方向に並ぶ１番からｍ番までの縦ノード列が構成され、且つ、それらと直交関係をもって縦方向に並ぶ１番からｎ番までの横ノード列が構成され、
前記複数の信号線は、１番からｍ番までの信号線と、ｍ＋１番からｍ＋ｎ番までの信号線と、を含み、
前記内外接続回路は、
前記１番からｎ番までの横ノード列の中から選択された１つの横ノード列を構成するｍ個のノードと、前記１番からｍ番までの信号線と、を接続する第１スイッチ群と、
前記１番からｍ番までの縦ノード列の中から選択された１つの縦ノード列を構成するｎ個のノードと、前記ｍ＋１番からｎ番までの信号線と、を接続する第２スイッチ群と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記第１スイッチ群及び前記第２スイッチ群の動作を制御する制御部は、前記選択された１つの横ノード列と前記選択された１つの縦ノード列の交点に相当するノードに対して１つの信号線のみを接続する、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１】
二次元配列された複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記複数の振動素子に対するグルーピングにより複数のグループを生じさせる内部接続回路と、
前記複数のグループと複数の信号線とを接続する内外接続回路と、
を含み、
前記内部接続回路は、
前記複数の振動素子における隣接素子間を電気的に接続し又は遮断する素子間スイッチ群と、
前記素子間スイッチ群に連なるスイッチ群であって、前記複数のグループの中に断片化グループが生じた場合に当該断片化グループを構成する複数の断片部分を電気的に接続するための拡張スイッチ群と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記複数のグループにより多重リング状のグルーピングパターンが構成され、
前記グルーピングパターンは前記アレイ振動子とフォーカス点の位置関係に応じて動的に変化し、
前記素子間スイッチ群及び前記拡張スイッチ群の動作の切り替えにより前記グルーピングパターンが変更される、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記素子間スイッチ群は、縦方向、横方向及び斜め方向に隣接素子間を電気的に接続する複数のスイッチを備える、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置において、
前記拡張スイッチ群は、前記断片化グループごとにそれを構成する複数の断片部分を相互に接続するバイパス経路を形成し、これによって前記各断片化グループ内において電気的分断が解消される、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置において、
前記内部接続回路及び前記内外接続回路は、前記複数の信号線を挿通したプローブケーブルが接続され且つ前記アレイ振動子を有するプローブヘッドの中に設けられた、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置において、
前記素子間スイッチ群が有する複数の実素子ノードと、前記拡張スイッチ群が有する複数の仮想素子ノードと、によりｍ×ｎ個のノードからなるノードアレイが構成され、
前記ノードアレイにおいては、横方向に並ぶ１番からｍ番までの縦ノード列が構成され、且つ、それらと直交関係をもって縦方向に並ぶ１番からｎ番までの横ノード列が構成され、
前記複数の信号線は、１番からｍ番までの信号線と、ｍ＋１番からｍ＋ｎ番までの信号線と、を含み、
前記内外接続回路は、
前記１番からｎ番までの横ノード列の中から選択された１つの横ノード列を構成するｍ個のノードと、前記１番からｍ番までの信号線と、を接続する第１スイッチ群と、
前記１番からｍ番までの縦ノード列の中から選択された１つの縦ノード列を構成するｎ個のノードと、前記ｍ＋１番からｎ番までの信号線と、を接続する第２スイッチ群と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記第１スイッチ群及び前記第２スイッチ群の動作を制御する制御部は、前記選択された１つの横ノード列と前記選択された１つの縦ノード列の交点に相当するノードに対して１つの信号線のみを接続する、ことを特徴とする超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１４３００６（Ｐ２０１１−１４３００６Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１２３（Ｐ２０１０−５１２３）
【出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]